QLC閃存技術(shù)曾經(jīng)被認(rèn)為只適合廉價USB閃存驅(qū)動器，而現(xiàn)在已成為企業(yè)SSD的可行選擇。

企業(yè)采用四級單元(QLC) SSD出于多種原因，其中包括3D NAND的出現(xiàn)、更復(fù)雜的控制器，以及IT管理員現(xiàn)在對存儲工作負(fù)載要求有了更好的了解?？傊?，這些因素使得企業(yè)可更廣泛地使用不那么堅(jiān)固的閃存技術(shù)-在強(qiáng)度不重要的情況下。

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3D NAND使QLC準(zhǔn)備好用于企業(yè)

3D NAND給NAND閃存帶來非常戲劇性的變化。在過去，對于平面NAND，每代新工藝都會使位單元的尺寸縮小，通常縮小4倍。

出于簡單的原因，QLC閃存并未在任何平面閃存中廣泛使用。當(dāng)平面閃存芯片遷移到新的工藝節(jié)點(diǎn)時，最初都是以寬松的規(guī)格推出。在較早的幾代中，即SLC，而在大約25nm 時，它變成了MLC。經(jīng)過大量測試，并隨著制造過程變得非常穩(wěn)定，該行業(yè)采取了下一步行動，SLC 芯片構(gòu)成MLC芯片的基礎(chǔ)，而MLC芯片又衍生出TLC芯片。

在降低成本過程中，QLC閃存是自然而然的下一步，與TLC同類產(chǎn)品相比，其成本優(yōu)勢約為20%，但這發(fā)生在原始MLC部件推出的幾年后。在那時，下一代平面閃存將被推出，其生產(chǎn)成本甚至比上一代的 QLC 部件更低。QLC部件的出現(xiàn)有點(diǎn)太晚，已經(jīng)沒有經(jīng)濟(jì)意義。

但當(dāng)推出3D NAND時，這一切發(fā)生了變化。首先，3D NAND的柵極(存儲器芯片中的存儲元件)大約是 15nm平面NAND的柵極的35倍。這使得3D NAND能夠按比例存儲更多的電子，這使得在3D NAND中檢測QLC位比在15nm平面NAND上檢測TLC位要容易得多。

其次，大多數(shù)3D NAND使用電荷陷阱進(jìn)行存儲，而不是平面NAND閃存中使用的浮柵。電荷陷阱存儲更多的電子。

最后，3D NAND的柵極尺寸不會從一層數(shù)到下一層數(shù)發(fā)生變化，因此3D NAND不需要在平面NAND的每個新工藝節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行表征。相反，IT可以專注于從MLC到TLC再到QLC的平滑過渡，并且?guī)缀酹?dú)立于層數(shù)。這也促使供應(yīng)商探索每單元5位的五級單元NAND閃存的可能性，而對于平面NAND這幾乎無法想象。

將QLC視為SLC

基于上述原因，QLC閃存已成為企業(yè)系統(tǒng)更可行、可制造和合理的選擇。但是，與MLC和TLC相比，QLC速度更慢，誤碼率更高，耐用性更低。也就是說，需要想辦法克服這些障礙。

現(xiàn)代控制器使用很多技巧來隱藏NAND閃存寫入速度極慢的事實(shí)。其中一個技巧是告訴NAND閃存芯片暫時將某些區(qū)域視為SLC閃存，使它們能夠比作為QLC表現(xiàn)得更快地吸收數(shù)據(jù)。

SLC、MLC、TLC和QLC位單元之間的唯一區(qū)別在于它們被編程了多少電壓-它們都是同一種晶體管。這意味著IT團(tuán)隊(duì)可以任意告訴他們充當(dāng)SLC、MLC、TLC或QLC，這是當(dāng)今高端控制器提供的功能。

與一些較舊的技巧相比，控制器可以掩蓋QLC的速度和耐用性與SLC閃存之間的差異。

控制器的重要性

現(xiàn)在該行業(yè)已經(jīng)發(fā)展到QLC閃存可發(fā)揮價值的階段，這在很大程度上要?dú)w功于，價格合理的控制器可以很好地管理這種不太好的閃存，以滿足企業(yè)計(jì)算系統(tǒng)的需求。

摩爾定律對邏輯和內(nèi)存有著相同的影響：價格總是隨著時間的推移而下降。這意味著，如果某個價位的SSD包含1美元的控制器、10美元的控制器或100美元的控制器，則該控制器的處理能力會隨著時間呈指數(shù)增長。這會自動導(dǎo)致SSD以某種方式表現(xiàn)更好。讓它們表現(xiàn)更好的一種方法是，允許它們管理比上一代控制器更差的NAND閃存。

其他控制器的進(jìn)步包括糾錯的演變，從漢明碼到Reed-Solomon到BCH，再到低密度奇偶校驗(yàn)碼。控制器還使用改進(jìn)的算法甚至AI來管理SSD，并在不同的工作負(fù)載下調(diào)整和優(yōu)化操作。

企業(yè)SSD用戶了解其工作負(fù)載

自首次出現(xiàn)在存儲市場上以來，SSD已經(jīng)發(fā)生了緩慢但穩(wěn)定的變化。

在早期，管理員并不真正了解他們的工作負(fù)載，并且當(dāng)SSD比預(yù)期更快磨損時，他們會感到驚訝。當(dāng)時沒有工具可以幫助管理員了解提供給SSD的流量類型。更糟糕的是，應(yīng)用程序甚至操作系統(tǒng)都沒有進(jìn)行優(yōu)化，以減少對HDD的存儲，因?yàn)镠DD沒有磨損問題。

對此的早期響應(yīng)是，要求SSD不斷提高耐用性。有些SSD制造商使用SLC閃存來延長使用壽命，而其他制造商將驅(qū)動器中的閃存數(shù)量增加一倍甚至三倍，使系統(tǒng)只能看到三分之一的閃存。這些戲劇性的步驟可能會急劇增加SSD的成本，但它們?yōu)镾SD提供了高達(dá)每天 25 次驅(qū)動器寫入 (DWPD) 的耐久性水平。

隨著時間的推移，這種趨勢發(fā)生了逆轉(zhuǎn)：管理員開始了解他們的工作負(fù)載，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)開始考慮閃存的磨損，并且，高寫入負(fù)載區(qū)域與寫入很少或沒有寫入的區(qū)域分開，使具有多個 SSD 的系統(tǒng)能夠使用一組與其工作負(fù)載相匹配的混合SSD?，F(xiàn)在管理員可通過購買針對1 DWPD或更低的SSD來節(jié)省資金。